(12分)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一負(fù)點電荷,將質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點B時,對管壁恰好無壓力,

   

(1)則固定于圓心處的點電荷在A B弧中點處的電場強(qiáng)度大。    

(2)若把O處固定的點電荷拿走,加上一個豎直向下場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,帶電小球仍從A點由靜止釋放,下滑到最低點B時,小球?qū)Νh(huán)的壓力多大?

解析

(1)由A到B,由動能定理得: 

在B點,對小球由牛頓第二定律得: 

聯(lián)立以上兩式解得: E= 

由是點電荷-Q形成的電場,由E=得到,等勢面上各處的場強(qiáng)大小均相等,即AB弧中點處的電場強(qiáng)度為 E= 

(2)設(shè)小球到達(dá)B點時的速度為v,由動能定理得

          ①

在B點處小球?qū)Νh(huán)的彈力為N,由牛頓第二定律得:   

           ② 

聯(lián)立①和②式,解得小球在B點受到環(huán)的壓力為:

 

由牛頓第三定律得:小球在B點對環(huán)的壓力大小為

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如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點電荷,將質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點B時,對管壁恰好無壓力.求:
(1)固定于圓心處的點電荷在AB弧中點處的電場強(qiáng)度大;
(2)若把O處固定的點電荷拿走,加上一個豎直向下場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,帶電小球仍從A點由靜止釋放,下滑到最低點B時,小球?qū)Νh(huán)的壓力多大?

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如圖所示,在豎直放置的半圓形光滑絕緣細(xì)管的圓心O處放一點電荷,將質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從管的水平直徑的端點A由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點B時,對管壁恰好無作用力.若小球所帶電荷量很小,不影響O點處的點電荷的電場,則放于圓心O處的點電荷在OB連線的中點處的電場強(qiáng)度大。ā 。

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如圖所示,在豎直放置的光滑絕緣的半圓形細(xì)管的圓心O處放一點電荷,將質(zhì)量為m、帶電量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點B時,對管壁恰好無壓力,則放于圓心處的電荷在AB弧中點處的電場強(qiáng)度大小為( 。

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